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JP2012112309A - Method for controlling windmill blade - Google Patents

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JP2012112309A
JP2012112309A JP2010261942A JP2010261942A JP2012112309A JP 2012112309 A JP2012112309 A JP 2012112309A JP 2010261942 A JP2010261942 A JP 2010261942A JP 2010261942 A JP2010261942 A JP 2010261942A JP 2012112309 A JP2012112309 A JP 2012112309A
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JP
Japan
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windmill
shaft
wind turbine
brake
blade
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JP2010261942A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Hirai
徹雄 平井
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HIRAI SEKKEI JIMUSHO KK
Original Assignee
HIRAI SEKKEI JIMUSHO KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a highly reliable windmill by making the windmill itself as a simple structure.SOLUTION: A method for controlling windmill blades is provided for a windmill comprising a revolution shaft 2, journaled levers 3a, 3b provided in a plurality of pairs around the revolution shaft 2, a pair consisting of upper and lower journaled levers, and a plurality of pieces of windmill blades 5 supported rotatably on the upper and lower pair of journaled levers through a wind blade shaft. In cases other than strong winds or stormy winds, the angle of the windmill blade is regulated by performing at least two times of brake off per revolution of the revolution shaft by a clutch 6 serving also as a brake provided on the windmill blade shaft in such a range that, with respect to each of the plurality of pieces of windmill blades, a tooth tip of an upper tooth of the clutch serving also as a brake does not deviate from within the groove in a lower tooth.

Description

本発明は、公転軸と、該公転軸の周りに上下1対として複数対固定された軸支杆と、上下1対の軸支杆に風車ブレード軸を介して回転自在に支持された複数枚の風車ブレードと、を有する風車における、風車ブレードの制御方法に関する。   The present invention relates to a revolving shaft, a plurality of shaft supports fixed as a pair around the revolving shaft, and a plurality of pieces rotatably supported by a pair of upper and lower shaft supports via a windmill blade shaft. And a wind turbine blade control method for a wind turbine blade.

従来から、この種の風車としては例えば特許文献1〜4等に開示された構成のものがすでに知られている。特許文献1には、自転しつつ公転する複数枚の羽根と、この羽根の回転軸に各々設けられた歯車と、風車の主軸に設けられた歯車とからなり、前記歯車が遊星歯車又はチェーンによって連結された構成が示されている。
特許文献2には、公転主軸の周囲に対称に且つ回転自在に配設した一対の風車ブレードと、該風車ブレードの下端中央位置から各々延設された自転軸と、該自転軸に各々設けられた歯車と、前記公転主軸の下部に設けられた歯車と、この歯車に配設された方向舵とからなり、前記の両歯車がタイミングベルトによって連結された構成が示されている。
Conventionally, as this type of wind turbine, for example, the ones disclosed in Patent Documents 1 to 4 are already known. Patent Document 1 includes a plurality of blades that revolve while rotating, gears provided on the rotation shafts of the blades, and gears provided on the main shaft of the windmill, and the gears are connected by planetary gears or chains. A concatenated configuration is shown.
In Patent Document 2, a pair of wind turbine blades arranged symmetrically and freely around the revolution main shaft, a rotation shaft extending from the center position of the lower end of the wind turbine blade, and a rotation shaft are provided on the rotation shaft, respectively. In the figure, there is shown a structure in which the gears are provided at the lower part of the revolving main shaft, and the rudder is disposed on the gears, and both the gears are connected by a timing belt.

特許文献3には、太陽軸の周囲に複数本の遊星軸を公転可能に設け、該複数本の遊星軸にそれぞれ羽根を角度を異ならせて取付け、かつ該複数本の遊星軸を一公転につき該公転と同じ向きに半回自転するように該太陽軸に関連づけた連動機構を設け、該遊星軸の公転力を出力として取り出すようにした風車が開示されている。
特許文献4には、回転自在な公転軸と、該公転軸に複数対設けられた軸支杆と、該軸支杆に遊星軸を介して回転自在に各々取り付けられ且つ受風手段を有する遊星軸枠と、前記遊星軸の下端部に各々形成された遊星軸ベベルギアと、各遊星軸ベベルギアに連結手段を介して各々連結され且つ前記公転軸の下端部に形成された風向ベベルギアとからなる風車が開示されており、特に、前記連結手段を両端にベベルギアを有するベベルギアシャフトとすることで、風車の大型化、大出力化を可能とすることが開示されている。
In Patent Document 3, a plurality of planetary shafts are provided so as to be capable of revolving around the sun axis, and blades are attached to the plurality of planetary shafts at different angles, and the plurality of planetary shafts are revolved per revolution. A wind turbine is disclosed in which an interlocking mechanism associated with the sun axis is provided so as to rotate half-turn in the same direction as the revolution, and the revolution force of the planetary axis is taken out as an output.
In Patent Document 4, a planetary shaft having a rotatable revolving shaft, a plurality of shaft support rods provided on the revolving shaft, and a wind receiving means that are rotatably attached to the shaft support shafts via a planetary shaft. A wind turbine comprising: a shaft frame; a planetary shaft bevel gear formed on each lower end portion of the planetary shaft; and a wind direction bevel gear coupled to each planetary shaft bevel gear via a coupling means and formed on the lower end portion of the revolution shaft. In particular, it is disclosed that the wind turbine can be increased in size and output by using a bevel gear shaft having bevel gears at both ends as the connecting means.

特開昭55-131585 号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-131585 特開昭57-372号公報JP-A-57-372 特開昭57-56674号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-56674 特開平11-117850 号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-117850

しかしながら、これら従来例の風車は、いずれも自転しつつ公転する複数枚の風車ブレードが公転軸に機械的に連結されている。そのため、風車ブレードの回転は、その機械的な連結の状態に基づいて一義的に規定され、風車ブレードの回転位置設定は極めて制限されたものであった。
近年環境問題が大きくクローズアップされてきており、風車においては振動と雑音の低減が大きな問題となってきている。そのため風車自体をシンプルな構造として歯車等の機構部をできるだけ簡単にすることが望まれる。また、従来の風車は、その風車ブレードを歯車等を介して回転する機構としており、必然的に装置が大型化し、複雑な機構とならざるをえなかった。
However, in these conventional wind turbines, a plurality of wind turbine blades that revolve while rotating are mechanically connected to the revolution shaft. Therefore, the rotation of the windmill blade is uniquely defined based on the mechanical connection state, and the setting of the rotational position of the windmill blade is extremely limited.
In recent years, environmental problems have been greatly highlighted, and reduction of vibration and noise has become a major problem in windmills. For this reason, it is desirable to make the windmill itself a simple structure and to make a mechanism such as a gear as simple as possible. In addition, the conventional windmill has a mechanism for rotating the windmill blade via a gear or the like, and the size of the apparatus is inevitably increased, and the structure must be complicated.

本発明は上記の課題を解決し、風車自体をシンプルな構造として、信頼性の高い風車を実現することを目的とする。更に本発明は、風車ブレードを、風を受けるのに最も効率の良い方向に回転させ、風車ブレードの回転を公転軸の回転に関係なく自在に位置決めし、かつ、逆転と停止も自在に行えるようにすることで、効率の高い風車ブレードの制御方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to realize a highly reliable wind turbine with a simple structure of the wind turbine itself. Furthermore, the present invention allows the windmill blade to be rotated in the direction most efficient for receiving wind, so that the rotation of the windmill blade can be freely positioned regardless of the rotation of the revolution shaft, and the reverse rotation and the stop can be performed freely. Therefore, it is an object to provide an efficient wind turbine blade control method.

前記課題を解決するための本発明は、以下のとおりである。
(1)公転軸と、該公転軸の周りに上下1対として複数対固定された軸支杆と、上下1対の軸支杆に風車ブレード軸を介して回転自在に支持された複数枚の風車ブレードと、を有する風車における、風車ブレードの制御方法であって、前記風車ブレード軸に設けたブレーキ兼クラッチにて、強風乃至暴風時以外の時に、前記公転軸の1回転ごとに前記複数枚の風車ブレードの各々に対し前記ブレーキ兼クラッチの上歯の歯先が下歯の溝内から外れない範囲で、少なくとも2回のブレーキオフを行うことにより前記風車ブレードの角度を調整することを特徴とする、風車ブレードの制御方法。
(2)前記軸支杆に設けたエアシリンダにて、強風乃至暴風時に、前記ブレーキ兼クラッチの上歯と下歯の結合を外すことにより、前記風車ブレードの回転を自由にして揚力を無くすることを特徴とする(1)に記載の風車ブレードの制御方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
(1) A revolving shaft, a plurality of shaft supports fixed as a pair above and below the revolving shaft, and a plurality of sheets rotatably supported by a pair of upper and lower shaft supports via a windmill blade shaft A wind turbine blade control method for a wind turbine having a wind turbine blade, the brake and clutch provided on the wind turbine blade shaft, wherein the plurality of sheets are rotated for each revolution of the revolution shaft when a strong wind or a windstorm is not occurring. The angle of the wind turbine blade is adjusted by performing brake-off at least twice within a range in which the tip of the upper teeth of the brake / clutch does not come out of the groove of the lower teeth for each of the wind turbine blades. And a wind turbine blade control method.
(2) In the air cylinder provided on the shaft support, in the event of strong winds or windstorms, the upper teeth and lower teeth of the brake / clutch are disengaged to freely rotate the windmill blade and eliminate lift. (2) The wind turbine blade control method according to (1).

本発明によれば、風車自体をシンプルな構造とすることができ、平常時は無論のこと、強風乃至暴風が吹く異常時でも風車を停止させず、風車の負荷である発電機等を高い出力効率で運転することができる。   According to the present invention, the windmill itself can have a simple structure, and, of course, of course, the windmill is not stopped even in the event of abnormalities such as strong winds or storms. You can drive with efficiency.

本発明の実施形態の1例を示す立体図3D view showing an example of an embodiment of the present invention 図1のカムの部分を示す詳細図Detailed view of the cam portion of FIG. 公転円周上の各位置における風車ブレードの状態を示す平面図The top view which shows the state of the windmill blade in each position on the revolution circumference 公転円周上の各位置における風車ブレードの状態を示す平面図(風車の慣性回転時)Plan view showing the state of the windmill blade at each position on the revolution circumference (when the windmill is rotating in inertia) 公転円周上の各位置における風車ブレードの状態を示す平面図(風車ブレードのクラッチオフ後、風車が自然停止した時)The top view which shows the state of the windmill blade in each position on the revolution circumference (when the windmill stops naturally after the windmill blade clutch off) 風車ブレードのクラッチオン状態を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing clutch on state of windmill blade 風車ブレードのクラッチオフ状態を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing clutch off state of windmill blade 図6のAA矢視図AA arrow view of FIG.

まず本発明の風車について図面を参照しながらその詳細を説明する。
図1において風車1は公転軸2と公転軸2に上下1対として複数対が周設された軸支杆3a、3bと、この軸支杆3a、3bに風車ブレード5の自転軸である風車ブレード軸4a、4bを介して各々角度自在に取り付けられた風車ブレード5で構成されており、さらに軸支杆3bの下側にはブレーキ兼クラッチ6が設置されている。またブレーキ兼クラッチ6bの出力軸は風車ブレード軸4bと連結され、風車ブレード5の角度制御可能な構成となっている。
First, the details of the wind turbine of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a wind turbine 1 includes a shaft support rods 3 a and 3 b in which a plurality of pairs are provided around the revolution shaft 2 and the revolution shaft 2 as a pair, and a wind turbine that is a rotation shaft of a wind turbine blade 5 on the shaft support rods 3 a and 3 b. The wind turbine blade 5 is mounted at an angle through blade shafts 4a and 4b, and a brake and clutch 6 is installed below the shaft support rod 3b. The output shaft of the brake / clutch 6b is connected to the windmill blade shaft 4b so that the angle of the windmill blade 5 can be controlled.

図2〜図3に示すように、風車ブレード5の形状は、風車ブレード軸4a,4bに直交する断面内の長手方向範囲の両端部の一方を頭部、他方を尾部とし、頭部を尾部よりも広幅とした形状とされ、前記断面内の長手方向範囲を、頭部側が尾部側よりも短尺となるように按分する按分点が風車ブレード軸4a,4bの連結点とされる。
公転軸2は適宜の長さを有し、その要所を軸受13a、13bにてタワーに固定され、風車1全体を支えている。又、同じく公転軸2には、平歯車17が設けられており、これと噛合いする平歯車18を介して出力軸20に連結されている。この出力軸20には図示しない発電機、揚水ポンプ等の出力機器が連結される。
As shown in FIG. 2 to FIG. 3, the shape of the wind turbine blade 5 is such that one of both ends of the longitudinal range in the cross section orthogonal to the wind turbine blade shafts 4 a and 4 b is the head, the other is the tail, and the head is the tail. The apportioning point that apportions the longitudinal range in the cross section so that the head side is shorter than the tail side is the connecting point of the wind turbine blade shafts 4a and 4b.
The revolution shaft 2 has an appropriate length, and its main point is fixed to the tower by bearings 13a and 13b to support the wind turbine 1 as a whole. Similarly, the revolution shaft 2 is provided with a spur gear 17 and is connected to the output shaft 20 via a spur gear 18 meshing with the spur gear 17. The output shaft 20 is connected to output devices such as a generator and a pump that are not shown.

風車1の下部に設けられた風向計8は公転軸2の回転に関係なく自在に回転可能である。図1A及び図5に示すように、この風向計8に固設されたカム9は公転軸2で回転自在に軸支され、カム9の内側に配位された複数のローラ10は軸支杆3bの下側に設けられ、風車1が回転するとカム9に当たってカム9の内側に動く。このローラ10のカム9内側への動きをロッド11とレバー12とで風車ブレード軸4b方向の上向きの動きに変換し、この上向きの動きによって、図6に示すように、ブレーキ兼クラッチ6のピン13を持ち上げて、風車ブレード5に対するブレーキオフを行う。   The anemometer 8 provided at the lower part of the windmill 1 can freely rotate regardless of the rotation of the revolution shaft 2. As shown in FIGS. 1A and 5, a cam 9 fixed to the anemometer 8 is rotatably supported by a revolving shaft 2, and a plurality of rollers 10 arranged inside the cam 9 are axially supported. When the windmill 1 rotates, it hits the cam 9 and moves to the inside of the cam 9. The movement of the roller 10 toward the inside of the cam 9 is converted by the rod 11 and the lever 12 into upward movement in the direction of the windmill blade shaft 4b, and this upward movement causes the pin of the brake / clutch 6 to move as shown in FIG. 13 is lifted to brake off the wind turbine blade 5.

図7は図6のAA矢視図であり、ブレーキ兼クラッチ6の下歯6bと上歯6a(斜線部分)との結合状態を示している。上歯6aと下歯6bは円周方向の3箇所で歯側面同士間に隙間をもたせて結合されている。前記ブレーキオフとは、上歯6a端面と下歯6b溝底面とを非接触状態とすることを意味し、逆に、上歯6a端面と下歯6b溝底面を接触状態にすることをブレーキオンという。ブレーキ兼クラッチ6は、上歯6aが常時、バネ15で下向きに押さえられているので、ピン13による上歯6aの持ち上げがない限りにおいてブレーキオンの状態となっている。又、ヒンジ14はレバー12を押さえている。   FIG. 7 is a view taken in the direction of arrow AA in FIG. 6 and shows a coupled state of the lower teeth 6b and the upper teeth 6a (shaded portions) of the brake and clutch 6. The upper teeth 6a and the lower teeth 6b are coupled with gaps between the tooth side surfaces at three locations in the circumferential direction. The brake-off means that the upper tooth 6a end face and the lower tooth 6b groove bottom face are not in contact with each other, and conversely, the upper tooth 6a end face and the lower tooth 6b groove bottom face are in contact with each other. That's it. Since the upper teeth 6a are always pressed downward by the spring 15 in the brake and clutch 6, the brake and clutch 6 are in a brake-on state unless the upper teeth 6a are lifted by the pins 13. The hinge 14 holds the lever 12.

ブレーキオフ中の風車ブレード5は、風に対する抵抗が最小となる角度をとろうとするように回転する。ブレーキオフにおけるピン13の押し上げ量は、ブレーキ兼クラッチ6の上歯6aの歯先が下歯6bの溝内から外れない範囲とする。これは、平常時の風車ブレード5の仰角を失速角度以下に保つため、及び、ブレーキのオン/オフの時に行き過ぎ(下歯6bが上歯6aで当り止め)等の誤作動を防ぐためである。   The wind turbine blade 5 in the brake-off state rotates so as to take an angle at which the resistance to the wind is minimized. The push-up amount of the pin 13 when the brake is off is in a range in which the tip of the upper tooth 6a of the brake / clutch 6 does not come out of the groove of the lower tooth 6b. This is to keep the elevation angle of the wind turbine blade 5 in a normal state below the stall angle and to prevent malfunction such as overshooting (lower teeth 6b are stopped by upper teeth 6a) when the brake is turned on / off. .

ブレーキオフは複数枚の風車ブレードの各々に対して1回の公転毎に少なくとも2回の繰返し頻度で行う。各風車ブレードに対するブレーキオフの繰返し頻度が1回の公転毎に2回未満であると、風車の回転抵抗が逆に大きくなる。又、1回のブレーキオフ時間は、公転周期の1/100〜1/200程度の時間とするのが、設計のやり易さの点で好ましい。   The brake-off is performed at a repetition frequency of at least twice for each revolution of each of the plurality of wind turbine blades. If the repetition frequency of the brake-off for each windmill blade is less than twice for each revolution, the rotational resistance of the windmill is increased. Moreover, it is preferable from the point of easiness of design to make one brake-off time into about 1/100 to 1/200 of the revolution period.

強風乃至暴風の吹く時(非常時)には、軸支杆3b上に固設されたエアシリンダ16でロッド11を公転軸2側(公転半径方向中心側)に動かす。この動作を、「エアシリンダ16を押す」と称し、又、これとは逆の動作を「エアシリンダ16を戻す」と称する。これにより、レバー12は平常時よりも大きく回転し、ブレーキ兼クラッチ6aのピン13をブレーキオフ時よりも高く押し上げ、ブレーキ兼クラッチ6の上歯6aの歯先が下歯6bの溝内から外れた状態、即ち、クラッチオフの状態となる。尚、これとは逆の状態をクラッチオンの状態という。前記ブレーキに係るオン/オフの切替は、クラッチオン状態において行われるものである。一方、クラッチオフ時では、風車ブレード5は回転(自転)が全く自由となり、風に対する抵抗が最小となる角度をとろうとするように回転(自転)する。この回転の方向は、風車1の公転速度ベクトルの反転ベクトル(図2、図3に示すV)と風の速度ベクトル(図2、図3に示すW)との合成ベクトル(図2、図3のU)の方向になる。前記風車の線速度と風の速度ベクトルとは刻刻と変わるが、この変化に順応して風車ブレード5は只回転するのみで揚力は発生しない。図3はこの時の公転円周上の各位置における風車ブレード5の状態を示している。時間が経つと風車1の回転が止まり、図4のように、ブレード5は公転円周上の位置によらず風向方向に揃った状態になる。   When a strong wind or storm blows (emergency), the rod 11 is moved to the revolving shaft 2 side (revolving radial direction center side) by the air cylinder 16 fixed on the shaft support 3b. This operation is referred to as “pushing the air cylinder 16”, and the reverse operation is referred to as “returning the air cylinder 16”. As a result, the lever 12 rotates more than usual, pushes the pin 13 of the brake / clutch 6a higher than when the brake is off, and the tip of the upper tooth 6a of the brake / clutch 6 comes out of the groove of the lower tooth 6b. In other words, the clutch is turned off. The state opposite to this is called the clutch-on state. The on / off switching related to the brake is performed in the clutch-on state. On the other hand, when the clutch is off, the windmill blade 5 is completely free to rotate (spin), and rotates (spins) so as to take an angle at which the resistance to wind is minimized. The direction of this rotation is the combined vector (FIGS. 2 and 3) of the reversal vector (V shown in FIGS. 2 and 3) of the revolution speed vector of the windmill 1 and the wind speed vector (W shown in FIGS. 2 and 3). In the direction of U). Although the linear velocity of the windmill and the wind velocity vector change every minute, the windmill blade 5 only rotates by a slight amount in response to this change, and no lift is generated. FIG. 3 shows the state of the wind turbine blade 5 at each position on the revolution circle at this time. As time passes, the wind turbine 1 stops rotating, and the blades 5 are aligned in the wind direction regardless of the position on the revolution circumference as shown in FIG.

次に、風車ブレード5の角度制御を行う方法の詳細について説明する。図1は公転軸2と風車ブレード5の配置例として、公転軸2を中心として120度間隔に3対の軸支杆3a、3bを配して風車ブレード5を設けた例を示している。以下、風車ブレード3枚とした例について説明するが、これに限定するものではなく、風車ブレードの枚数は適宜決定することが可能である。   Next, details of a method for controlling the angle of the wind turbine blade 5 will be described. FIG. 1 shows an example of the arrangement of the revolution shaft 2 and the wind turbine blade 5 in which the wind turbine blade 5 is provided by arranging three pairs of shaft supports 3a and 3b at intervals of 120 degrees with the revolution shaft 2 as the center. Hereinafter, an example in which three windmill blades are used will be described. However, the present invention is not limited to this, and the number of windmill blades can be determined as appropriate.

まず図2に基づき運転時において風車ブレード5が公転円周上の各位置でとるべき方向について説明する。但し、風はW方向に吹いているものとし、その風速は通常のものとする。
ここで説明を容易にするため、公転円周上の風車ブレード5の各位置に名称を付す。風車ブレード5は、風をうけて時計回り又は反時計回りに自転するものとし、その公転円周上の風上位置をC地点とする。C地点から時計回りに90度の位置をA地点とし、A地点から反時計回りに45度毎に、順次B地点、C地点というように風上に対する各地点を定め、A地点から315度の位置すなわちA地点から時計回りに45度の位置をH地点とする。尚、この風上を基準とした各地点の名称は以下同一地点を同一名称として説明する。
First, the directions that the wind turbine blade 5 should take at each position on the revolution circumference during operation will be described with reference to FIG. However, the wind is blowing in the W direction, and the wind speed is normal.
Here, for easy explanation, a name is given to each position of the wind turbine blade 5 on the revolution circumference. The windmill blade 5 receives the wind and rotates clockwise or counterclockwise, and the windward position on the revolution circumference is a point C. A point of 90 degrees clockwise from point C is designated as point A, and each point with respect to the windward is determined in sequence, such as point B and point C, every 45 degrees counterclockwise from point A, and 315 degrees from point A. The position, that is, a position 45 degrees clockwise from the point A is set as the H point. In addition, the name of each point on the basis of this windward will be described below with the same point as the same name.

公転軸2が1回転する間にブレーキを2回解除する例を説明する。A地点からの角度α1でブレーキを解除すると、風車ブレード5は角度α1の地点での風車1の公転速度ベクトルの反転ベクトルVと風の速度ベクトルWとの合成ベクトルUの方向に回転(自転)する。角度β1は風車ブレード5の角度変更時間に対応する回転角度である。同じくE地点からの角度α2でブレーキを解除すると風車ブレード5はα1の地点の回転とは反対方向に自転する。β2は同じく角度変更時間に対応する回転角度である。この自転の回転方向は、A地点から符号順にE地点までは右回転(時計回り)方向、それ以外の地点では左回転(反時計回り)方向になる。   An example in which the brake is released twice while the revolution shaft 2 makes one rotation will be described. When the brake is released at the angle α1 from the point A, the windmill blade 5 rotates (spins) in the direction of the combined vector U of the reversal vector V of the revolution speed vector of the windmill 1 and the wind speed vector W at the point of the angle α1. To do. The angle β1 is a rotation angle corresponding to the angle change time of the windmill blade 5. Similarly, when the brake is released at an angle α2 from the point E, the windmill blade 5 rotates in the opposite direction to the rotation at the point α1. β2 is also a rotation angle corresponding to the angle change time. The rotation direction of the rotation is the clockwise (clockwise) direction from the point A to the point E in the order of signs, and the leftward rotation (counterclockwise) direction at other points.

一方、強風乃至暴風の吹く非常時に、上述のようにエアシリンダ16を押すことでクラッチオフとなり(図6)、風車ブレード5は風車1の公転速度ベクトルの反転ベクトルVと風の速度ベクトルWとの合成ベクトルUの方向に回転する(図3)。そして、或る時間経過後に風車ブレード5は風向方向と平行になる(図4)。
又、図5において、風車1の回転数が所定の閾値(強風時の風を受けた時の回転数に設定)以上に上がるとエアシリンダ16を押す動作が自動で起動するのが好ましい。これによりクラッチオフとなって風車ブレード5は自由に回転するが、揚力を失い、風車1は慣性で回転し、その回転数は下がる。
On the other hand, in the event of an emergency of strong wind or storm, the clutch is turned off by pushing the air cylinder 16 as described above (FIG. 6), and the windmill blade 5 has an inversion vector V of the revolution speed vector of the windmill 1 and a wind speed vector W. In the direction of the combined vector U (FIG. 3). Then, after a certain period of time, the windmill blade 5 becomes parallel to the wind direction (FIG. 4).
In FIG. 5, it is preferable that the operation of pushing the air cylinder 16 is automatically started when the rotational speed of the windmill 1 rises above a predetermined threshold value (set to the rotational speed when the wind is received in a strong wind). As a result, the clutch is turned off and the windmill blade 5 rotates freely, but loses lift, and the windmill 1 rotates due to inertia, and its rotational speed decreases.

そして、風車1の慣性回転の回転数が所定の閾値未満に下がるとエアシリンダ16を戻す動作が自動で起動するのが好ましい。これによりクラッチオン状態が復活し、平常時の運転に戻る。
前記自動で起動するための手段としては、図5に示すように、タワーに固設したA地点位置設定器19で、風車ブレード5の個々に固設した位置検出器21の通過時点を検出し、その個々の通過時点情報から導出された風車1の回転数が、前記所定の閾値未満となった時の通過時点を検出したタイミングを起動タイミングとして、エアシリンダ16を押す/戻す動作を起動させる方法が挙げられる。この起動タイミングにおいて、オフからオンへの切替の場合、起動対象の風車ブレード5は図3のA地点を風向方向に常に平行な姿勢で通過中であるから、この姿勢に対応してブレーキ兼クラッチ6a、6bの上下の歯同士が丁度整合するように上下の歯の位相を予め設定しておくことで、噛合不良のない安定した風車ブレード角度制御ができる。
And it is preferable that the operation | movement which returns the air cylinder 16 starts automatically, when the rotation speed of the inertial rotation of the windmill 1 falls below a predetermined threshold value. This restores the clutch-on state and returns to normal operation.
As the means for starting automatically, as shown in FIG. 5, the A point position setting device 19 fixed to the tower detects the passing time of the position detector 21 fixed to the wind turbine blade 5 individually. The operation of pushing / returning the air cylinder 16 is activated with the timing of detecting the passage time when the rotational speed of the wind turbine 1 derived from the individual passage time information becomes less than the predetermined threshold as the activation timing. A method is mentioned. In this activation timing, when switching from off to on, the wind turbine blade 5 to be activated is always passing the point A in FIG. 3 in a posture parallel to the wind direction. By setting the phase of the upper and lower teeth in advance so that the upper and lower teeth of 6a and 6b are exactly aligned, stable windmill blade angle control without meshing failure can be performed.

これにより、強風乃至暴風の時にも風車1を停止することなく風車1の負荷機器である発電機をその最大出力で運転できる。風車1の負荷が発電機以外の機器である場合も同様である。
尚、以上に例示し説明した実施形態では、平常時のブレーキのオン/オフ動作の駆動手段として、風車が受ける風の風力のみで動くカムを使用するが、これに代えて、他の動力で動く例えば電磁ブレーキ、シリンダ等を使用してもよい。
Thereby, the generator which is a load apparatus of the windmill 1 can be drive | operated with the maximum output, without stopping the windmill 1 at the time of a strong wind or a storm. The same applies when the load of the windmill 1 is a device other than the generator.
In the embodiment illustrated and described above, a cam that moves only by the wind power of the wind received by the windmill is used as the driving means for the on / off operation of the brake in normal times. For example, moving electromagnetic brakes, cylinders, etc. may be used.

1 風車
2 公転軸
3a,3b 軸支杆(aは上,bは下)
4a,4b 風車ブレード軸(aは上,bは下)
5 風車ブレード
6 ブレーキ兼クラッチ(6aは上歯,6bは下歯)
8 風向計
9 カム
10 ローラ
11 ロッド
12 レバー
13a,13b 軸受
14 ヒンジ
15 バネ
16 エアシリンダ
17,18 平歯車
19 A地点位置設定器
20 出力軸
21 位置検出器
1 Windmill 2 Revolving shaft 3a, 3b Shaft support (a is up, b is down)
4a, 4b Windmill blade shaft (a is up, b is down)
5 Windmill blade 6 Brake and clutch (6a is upper tooth, 6b is lower tooth)
8 Anemometer 9 Cam 10 Roller 11 Rod 12 Lever 13a, 13b Bearing 14 Hinge 15 Spring 16 Air cylinder 17, 18 Spur gear 19 A point position setter 20 Output shaft 21 Position detector

Claims (2)

公転軸と、該公転軸の周りに上下1対として複数対固定された軸支杆と、上下1対の軸支杆に風車ブレード軸を介して回転自在に支持された複数枚の風車ブレードと、を有する風車における、風車ブレードの制御方法であって、前記風車ブレード軸に設けたブレーキ兼クラッチにて、強風乃至暴風時以外の時に、前記公転軸の1回転ごとに前記複数枚の風車ブレードの各々に対し前記ブレーキ兼クラッチの上歯の歯先が下歯の溝内から外れない範囲で、少なくとも2回のブレーキオフを行うことにより前記風車ブレードの角度を調整することを特徴とする、風車ブレードの制御方法。   A revolving shaft, a plurality of shaft support rods fixed as a pair around the revolving shaft, and a plurality of wind turbine blades rotatably supported by a pair of upper and lower shaft support shafts via a wind turbine blade shaft; And a plurality of wind turbine blades for each revolution of the revolving shaft when the brake / clutch provided on the wind turbine blade shaft is not during strong winds or windstorms. For each of the above, the angle of the windmill blade is adjusted by performing brake-off at least twice within a range in which the tip of the upper teeth of the brake / clutch is not removed from the groove of the lower teeth. Windmill blade control method. 前記軸支杆に設けたエアシリンダにて、強風乃至暴風時に、前記ブレーキ兼クラッチの上歯と下歯の結合を外すことにより、前記風車ブレードの回転を自由にして揚力を無くすることを特徴とする請求項1に記載の風車ブレードの制御方法。   In the air cylinder provided on the shaft support, in the event of strong winds or windstorms, the upper teeth and lower teeth of the brake / clutch are disengaged to freely rotate the windmill blade and eliminate lift. The wind turbine blade control method according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014145293A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Akira Yoyogi Wind turbine
JP2014227920A (en) * 2013-05-23 2014-12-08 有限会社 平井設計事務所 Windmill blade rotational angle control device and windmill
JP2019517633A (en) * 2016-09-16 2019-06-24 アデヴェ テックAdv Tech Fluid rotor with steerable vanes with improved vane control
US11118565B2 (en) 2016-03-30 2021-09-14 Adv Tech Fluidic rotor having orientable blades with improved blade control

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